专利名称：大吨位连续拔管机的制作方法
技术领域：
本发明属于钻探井口设备技术领域，具体涉及一种大吨位连续拔管机，可适用于深孔钻探孔内事故处理。
背景技术：
随着国民经济的快速发展，对资源的要求越来越高，而浅层矿产已基本勘探完毕， 所以深部勘探找矿已成为我国地质工作的重点。随着孔深的增加，孔内地层更加复杂多变，孔内事故的发生率也成倍增长，特别是卡钻、埋钻、钻孔缩径等钻探事故极易发生。当发生卡钻、埋钻等事故时，由于孔深的增加， 钻杆重量、钻杆与孔壁摩擦力的增加，使得传统的拔管机以及卷扬能力不足而不能够使钻杆有效及时地提离孔底，而孔内事故处理不及时，又会导致事故的加重直至钻孔的报废，严重降低钻探效率，极大的增加了钻探成本。目前，国内地勘单位使用的多是上世纪研发的小吨位拔管机，起拔能力小(最大只能到1000KN)；同时随着孔深的增加，技术套管的层数增加，钻孔开孔口径也不断增大， 而以往的拔管机开口直径也不能起拔较大口径的活动套管；同时，由于以往拔管机不能连续起拔，也容易在起拔间隙造成事故的加重；这些都不能满足深孔钻机事故处理的要求，不能满足当前地质取心钻探发展的需要。因此，研制满足深孔用拔管机是必须的。
发明内容
本发明的目的是针对上述深孔钻探孔内事故等问题设计出一种能连续起拔钻杆， 具有结构紧凑、安全可靠、操作维护简单方便等优点的大吨位连续拔管机。本发明采用以下技术方案大吨位连续拔管机由气动卡盘、空心油缸、补心装置、 液压动力站、气泵站组件等组成。所述气动卡盘包括支架平台、左右曲轴、止退块、连杆、卡瓦组件(含牙板)、转动臂、活门销、活门、气缸等零部件。气缸的进气、卸气带动连杆转动，使左、右曲轴分别带动转动臂和两个牙板打开扣合。支架平台用来支撑空心油缸，其中的活门配合活门销专门为卡瓦组件设计而成，能够通过他们简单快捷的换取卡瓦。止退块与连杆台肩啮合时，可阻止曲轴转动。所述空心油缸包括油缸外套筒、油缸活塞、补心座盘、油缸内套筒、油缸上端盖、油管接头、油缸下端盖、挡圈等组件，油缸下端盖先与油缸外套筒拧合，并且通过油缸内套筒和挡圈扣在油缸下端盖，从上端口落下油缸活塞，扣住上端盖，使整体油缸产生空腔而构成空心油缸。油管接头上安装垫圈与密封胶带，分别拧入油缸的油口，使油缸通过油压动作。 补心座盘与油缸活塞固定连接，用于保持补心装置的稳定性。所述补心装置包括补心盘与卡瓦，补心盘呈内锥形状，套装设备时，先使补心盘套入钻杆，然后放入卡瓦，能保持住钻杆不会下掉。所述液压动力站包括高压油管、液压油箱、操作阀和泵，液压油箱装有泵与操作阀，两条高压油管均与空心油缸和操作阀相连接。当泵工作时，操作阀能起到使空心油缸增加、保压、卸压等作用。所述气泵站组件包括气动开关、气泵站、高压管、接头组件，气泵通过高压管传递气压，气动开关通过高压管与气动卡盘连接，通过气动开关控制气动卡盘的气缸。本发明具有如下优点(1)由于气动卡盘与补心装置的配合，能够连续起拔钻杆，使此装置克服了现有单一距离拔管装置的弊端；避免了由于钻杆过深过重而无法起拔的问题，气动卡盘能承受最大170t的压力，而且其可换的卡瓦类型也比较多，能适合多种钻杆与套管。(2)空心油缸是由液压驱动，最大提升力为200t，而一般卷扬的最大提升力仅为 30t，小拔管机的最大起拔力约为100t，所以本发明极大的提高了拔管机的提升能力。(3)补心装置内表面为锥面，可以很好的保持住放入卡瓦的稳定性，而且放置的卡瓦型号可以根据钻杆的不同而选择。(4)由于气动卡盘、空心油缸、补心装置是组装而成的，拆卸组装简单、易清理、易调节维护。
图1为本发明大吨位连续拔管机的结构示意图图2为图1中I的结构示意图图3为图1中II的剖面示意图I.气动卡盘II.空心油缸III.补心装置IV液压动力站V.气泵站组件1.支架平台2.左曲轴3.止退块4.连杆5.卡瓦组件(含牙板)6.右曲轴7.转动臂8.活门销9.活门10.卡瓦11.补心盘12.卡瓦13.高压油管14.液压油箱15.操作阀16.泵 17.气动开关、18.气泵站
具体实施例方式如附图所示，大吨位连续拔管机是由气动卡盘I、空心油缸II、补心装置III、液压动力站IV、气泵站组件V组成。气动卡盘I包括支架平台1、左曲轴2、止退块3、连杆4、卡瓦组件(含牙板)5、 右曲轴6、转动臂7、活门销8、活门9、气缸等零部件。气动卡盘最大支撑力能达到175t，卡持管柱外径60mm-193. 675mm，其中气缸工作压力0. 6-0. 7MPa。支架平台1用于支撑和定位空心油缸II，气动卡盘的驱动机构是曲柄连杆机构。有两个对分的卡瓦组件5，每一卡瓦组件5由两个连接在转动臂7上的卡瓦10组成，转动臂7的另一端分别连接在右曲轴6和左曲轴2上，并且通过连杆相连。气缸驱动连杆4时，左曲轴2和右曲轴6绕中心转动，从而实现卡瓦10提升松开管柱，卡瓦10放下卡紧管柱的功能。止退块3与连杆台肩啮合时，可阻止曲轴2转动。当卡瓦10在本体内咬紧管柱且止退块与连杆台肩啮合时，可有效防止管柱的意外松动。活门销8是专门锁死活门9与支架平台1的，松下活门销8能卸下活门9， 能为卡瓦组件5换其他型号的卡瓦。空心油缸II是由油缸外套筒101、油缸活塞106、补心座盘111、油缸内套筒113、 油缸上端盖115、油管接头116、油缸下端盖119、活塞外密封102和103、活塞内密封104和105、上端盖静密封107和108、上端盖内密封109、110和114、下端盖静密封117和118、下端盖内密封120、挡圈121、内六角螺钉112等组件组成。油缸外套筒101的上下端分别加工成为螺纹扣和放置上端盖静密封108与下端盖静密封118的凹槽，并装配有静密封，而其侧壁装有油管接头116。油缸下端盖119加工出下端盖内密封120和下端盖静密封117的凹槽，并装配静密封，而且为了能与油缸外套筒101把合也得加工成螺纹扣的形式，同样，油缸上端盖115也必须先加工出上端盖内密封109、110和114与上端盖静密封107的凹槽并分别装上。油缸活塞106上端分别有六个间隔60°的螺纹孔，通过内六角螺钉112紧固定位补心座盘111，防止在起拔钻杆过程中因为受力不均勻使他们的同心度产生偏移，损坏钻杆和设备。油缸活塞106其底部有加工的凹槽，其作用是专门放置活塞外密封102和103、 活塞内密封104和105。补心座盘111的边缘处也留有每个间隔60°的6个螺纹孔，采用内六角螺栓把合，当补心装置III在补心座盘111上时，用内六角螺钉来固定锁死补心装置 III，防止在起拔钻杆过程中，由于受力不均勻，使补心装置III与补心座盘111侧滑。油缸外套筒101与油缸下端盖119装配完后，装入油缸内套筒113并用挡圈使它与油缸下端盖 119固定，把油缸活塞106放入其中，拧进油缸上端盖115，再通过内六角螺钉112固定补心座盘111。这样不仅能简单、快捷的组装空心油缸II，而且使其内腔充入液压油时，密封性很1 。补心装置III是由补心盘11与卡瓦12组成，当起拔钻杆到最大行程时，气动卡盘 I卡住钻杆，空心油缸II卸荷时，卡瓦12自动松开，由于补心盘呈内锥形状，能保持住钻杆不会下掉，保证能连续起拔钻杆，补心装置适用钻杆管径60mm-219mm。液压动力站IV是由高压油管13、液压油箱14、操作阀15、泵16等组件组成。液压油箱14容积为100L，操作阀15与泵16分别放在其上方与其内部。操作阀15中配备有换向阀与溢流阀，当其操作时就会有起拔、保压、卸荷等作用。其中高压油管与空心油缸II的油管接头116相连接，能保持进油与回油。气泵站组件V是由气动开关17、气泵站18等组件组成。通过气动开关17来控制气动卡盘I中的气缸，使连杆4带动左曲轴2、右曲轴6运动，从而使卡瓦组件5打开或者扣合，能很好的保证锁死或者松开钻杆，使大吨位连续拔管机能连续工作。
权利要求
1.一种大吨位连续拔管机，其特征在于它由气动卡盘(I)、空心油缸(II)、补心装置 (III)、液压动力站(IV)、气泵站组件(V)组成，所述补心装置是专门放置卡瓦所用，为整体内锥结构，可以放置W31/2型、WT41/4-6型等多种卡瓦。
2.如权利要求1所述的大吨位连续拔管机，其特征在于补心装置(III)由补心盘 (11)与卡瓦(12)组成，补心盘呈内锥形状。
3.如权利要求1所述的大吨位连续拔管机，其特征在于空心油缸(II)包括油缸活塞 (106)、补心座盘(111)、油缸内套筒(113)、油缸端盖(115、119)、油管接头(116)，补心座盘与内缸筒通过内六角螺钉(11 紧固定位，补心座盘侧边设有调整螺钉，用来调整补心装置与空心油缸的位置度。
4.如权利要求1所述的大吨位连续拔管机，其特征在于气动卡盘(I)包括支架平台 (1)、左曲轴(2)、止退块(3)、连杆(4)、卡瓦组件(含牙板)(5)、右曲轴(6)、气缸，支架平台用于支撑空心油缸，气动卡盘通过连杆转动曲轴驱动卡瓦组件。
5.如权利要求1和3所述的大吨位连续拔管机，其特征在于液压动力站(IV)包括高压油管(13)、液压油箱(14)、操作阀(15)、泵(16)，操作阀中配备有换向阀与溢流阀，高压油管与空心油缸(II)的油管接头(116)相连接，为空心油缸提供驱动油压。
6.如权利要求1和4所述的大吨位连续拔管机，其特征在于气泵站组件(V)包括气动开关(17)、气泵站(18)，气泵站通过气动开关来控制气动卡盘(I)中的气缸，使连杆带动左、右曲轴(2、6)运动，控制卡瓦组件(5)打开或者扣合。
全文摘要
本发明属于钻探井口设备技术领域，具体涉及一种大吨位连续拔管机，可适用于深孔钻探孔内事故处理。大吨位连续拔管机包括气动卡盘、空心油缸、补心装置、液压动力站、气泵站组件，补心装置是专门放置卡瓦所用，可以放置W31/2型、WT41/4-6型等多种卡瓦，气动卡盘通过支架平台支撑空心油缸，空心油缸活塞与补心座盘通过螺栓紧固定位，补心装置可以装入补心座盘，并且通过调整螺钉调整位置度，液压动力站、气泵站分别与空心油缸和气动卡盘连接，本发明能够连续起拔钻杆，避免了由于钻杆过深过重而无法起拔的问题，最大提升力为200t，提高了拔管机的提升能力，补心装置内表面为锥面，提高卡瓦的稳定性，而且易清理、易调节维护。
文档编号E21B23/08GK102561968SQ20121004784
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者何磊, 刘跃进, 朱江龙, 杜江, 杨硕 申请人:中国地质装备总公司